闭环霍尔传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器，更具体地说，它涉及一种闭环霍尔传感器。

背景技术：

霍尔传感器是对电流测量的一种常见的传感器，以其灵敏度高、结构简单、体积小、频率响应范围宽和使用寿命长等优点而被广泛使用。

当下随着各类电子产品的日益增加，其辐射出的磁场对其他设备逐渐产生影响-电磁干扰（EMI）。在霍尔传感器的使用过程中，其不可避免的同样受到电磁干扰，使得传感器电路出现噪声干扰其精度和使用效果，因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种闭环霍尔传感器，可以减小受电磁干扰的影响，提高精度，以加强使用效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种包括传感器本体以及设置于传感器本体内的传感电路，所述传感电路包括，

磁环，其呈C形，且固定在传感器本体内；

霍尔元件，其安装固定在磁环的气隙中；

放大器U1，其同相输入端和反向输入端分别耦接于霍尔元件的两端；

三极管Q1，其集电极耦接于电源正极，基极耦接于放大器U1的输出端；

三极管Q2，其集电极耦接于电源负极，基极耦接于放大器U1的输出端，且发射极耦接于三极管Q1的发射极；

线圈，其卷绕于磁环，且一端耦接于三极管Q1与三极管Q2的发射极连接点，另一端在耦接有电阻R1，所述电阻R1另一端接地，

其特征在于：所述放大器U1的同相输入端串联有滤波模块，所述滤波模块包括，

电阻R2，其一端耦接于霍尔元件；

放大器U2，其同相输入端耦接于电阻R2的另一端，反向输入端接地，且输出端耦接于方法器U1的同相输入端；

电容C1，其一端耦接于电阻R2和放大器U2的连接点，另一端接地；

电阻R3，其串联于放大器U2的反向输入端；

电阻R4，其一端耦接于放大器U2反向输入端，另一端耦接于放大器U2的输出端。

通过采用上述技术方案，可以利用滤波模块对放大器U1的同相输入信号滤波，以防止电磁干扰信号进入放大器U1的输入端；此时电容C和放大器U2的反向输入直接连接，电阻R2作为输入电阻会产生与反相运放相同的角频率，从而达到滤波的目的，进而本实用新型的抗干扰能力更强精度更高；同时因为放大器U2的存在，所以可以进一步增强本实用新型的灵敏度。

本实用新型进一步设置为：所述放大器U1的输出端串联有用于防干扰的输出保护模块。

通过采用上述技术方案，可以对放大器U1输出的信号进行保护，避免输出信号受电磁干扰发生漂移失调等问题。

本实用新型进一步设置为：所述输出保护模块包括磁珠L，磁珠L一端耦接于放大器U1的输出端，另一端耦接于三极管Q1与三极管Q2的基极连接点。

通过采用上述技术方案，可以通过磁珠抑制放大器U1输出上的高频和尖峰干扰，因为磁珠可看做电阻和电感的串联，其对高频信号有较大阻碍，而在电频段电阻比电阻小，具有通低频、滤除高频噪声，且损耗较小的特点。

本实用新型进一步设置为：所述输出保护模块包括电阻R6，电阻R6 一端耦接于放大器U1的输出端，另一端耦接有电阻R7，电阻R7的另一端耦接于三极管Q1与三极管Q2的基极连接点，所述电阻R6和电阻R7的连接点耦接有电容C2，电容C2另一端接地。

通过采用上述技术方案，其相较于磁珠稍加复杂，但是能够进一步提升滤波性能；同时输出电阻和电容从放大器转移大部分高频能量，所以其在传感器这类低功耗有源器件中效果相对明显。

本实用新型进一步设置为：所述传感器本体外罩设有金属网罩，所述金属网罩上开设有供导线通过的通孔。

通过采用上述技术方案，可以在不阻碍导线从本实用新型中穿过的同时，利用金属网屏蔽磁场的作用对其做物理性的抗电磁干扰处理，以进一步增强使用效果。

本实用新型进一步设置为：所述金属网罩固定于绝缘壳内，所述通孔贯穿绝缘壳。

通过采用上述技术方案，在使用本实用新型时，可以防止金属网直接和器件接触，并同时对金属网进行保护。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：在原有传感电路的同相输入端和输出端分别设串联有滤波模块和输出保护，从而本实用新型的提高抗电磁干扰能力，以提高精度，加强使用效果。

附图说明

图1为本实用新型的电路图，主要用以展示整体电路结构；

图2为本实用新型的局部电路图一，主要用以展示磁珠的连接结构；

图3为本实用新型的局部电路图二，主要用以展示输出保护模块的第二种形式；

图4为本实用新型的传感器本体的结构视图；

图5为本实用新型的绝缘壳的局部切除视图，主要用以展示金属网罩和绝缘壳的结构。

图中：1、传感器本体；2、磁环；21、线圈；3、霍尔元件；4、滤波模块；5、输出保护模块；6、金属网罩；61、通孔；7、绝缘壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

闭环霍尔传感器，参照图1和图4，包括传感器本体1以及设置于传感器本体圈内的传感电路，其中传感器本体1呈“回”字状，被测导线从其内部穿过。

参照图1，传感电路包括：

磁环2，其呈C形，且固定在传感器本体1内，传感器本体1的形状主要根据磁环2形状而定，被测导线自磁环2中穿过；

霍尔元件3，其安装固定在磁环2的气隙中；

放大器U1，其同相输入端和反向输入端分别耦接于霍尔元件3的两端；

三极管Q1，其集电极耦接于电源正极，基极耦接于放大器U1的输出端；

三极管Q2，其集电极耦接于电源负极，基极耦接于放大器U1的输出端，且发射极耦接于三极管Q1的发射极；三极管Q1和三极管Q2均为NPN型三极管；

线圈21，其卷绕于磁环2，且一端耦接于三极管Q1与三极管Q2的发射极连接点，另一端在耦接有电阻R1，电阻R1另一端接地，电阻R1可以作为测量电阻，测量通过其的电流得出检测结果，其端点可以作为输出端Output。

当被测导线中通有电流时，根据霍尔效应，霍尔元件3产生感应信号，该信号在功率放大后在线圈上形成有补偿电流，补偿电流通过线圈产生和导线相反的磁场，从而对原来的磁场做出补偿，使得霍尔元件3的输出变小，从而形成一个平衡。当被测电流发生任何变化时，这一平衡都会被打破，此时霍尔元件3再次输出信号，从而本实用新型可以通过补偿电流（副边电流）测出被测电流。

参照图1，为了增强本实用新型的抗电磁干扰能力，在放大器U1的同相输入端串联有滤波模块4，滤波模块4包括：

电阻R2，其一端耦接于霍尔元件3；

放大器U2，其同相输入端耦接于电阻R2的另一端，反向输入端接地，且输出端耦接于方法器U1的同相输入端；

电容C1，其一端耦接于电阻R2和放大器U2的连接点，另一端接地；

电阻R3，其串联于放大器U2的反向输入端；

电阻R4，其一端耦接于放大器U2反向输入端，另一端耦接于放大器U2的输出端。

滤波模块4的设置可以用于对放大器U1的同相输入信号滤波，以防止电磁干扰信号进入放大器U1的输入端；此时电容C和放大器U2的反向输入直接连接，电阻R2作为输入电阻会产生与反相运放相同的角频率，从而达到滤波的目的，进而本实用新型的抗干扰能力更强精度更高；同时因为放大器U2的存在，所以可以进一步增强本实用新型的灵敏度。为加强使用效果，电容C1优选在低电感芯片电容，以避免受阻性损耗等影响。

参照图2和图3，进一步的，在放大器U1的输出端串联有用于防干扰的输出保护模块5。本实施例优选以下两种输出保护模块5：

A、输出保护模块5包括磁珠L，磁珠L一端耦接于放大器U1的输出端，另一端耦接于三极管Q1与三极管Q2的基极连接点。之所以选择磁珠L，是因为磁珠因为磁珠可看做电阻和电感的串联，其对高频信号有较大阻碍，而在电频段电阻比电阻小，可以抑制放大器U1输出上的高频和尖峰干扰，具有通低频、滤除高频噪声，且损耗较小的特点，同时简单也是选择其的一个重要因素。

B、输出保护模块5包括电阻R6，电阻R6 一端耦接于放大器U1的输出端，另一端耦接有电阻R7，电阻R7的另一端耦接于三极管Q1与三极管Q2的基极连接点，电阻R6和电阻R7的连接点耦接有电容C2，电容C2另一端接地。

相较于磁珠L，B稍加复杂，但是能够进一步提升滤波性能；同时输出电阻和电容从放大器转移大部分高频能量，所以其在传感器这类低功耗有源器件中效果相对明显。

参照图4和图5，除了上述设置，本实用新型还另外设置有物理性的抗干扰装置，其为罩设于传感器本体1的金属网罩6，金属网罩6由纵横交错的金属丝编织形成，在其对称两侧面开设有呈贯穿结构的通孔61供导线穿过（金属网的磁场屏蔽作用）。为了对金属网罩6进行保护，并增强安全性，将金属网罩6注塑在塑料的绝缘壳7内。金属网罩6可根据本实用新型的工作环境确定是否配合使用，主要应用在外界电磁场强度较大的位置。

为方便安装，绝缘壳7形成的罩子下部朝外延伸有翻边，翻边上穿设有螺栓。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。